La construcción de nuevas infraestructuras subterráneas es necesaria para el desarrollo y crecimiento de las zonas urbanas. Estas nuevas infraestructuras son esenciales para mejorar la movilidad en las zonas urbanas. Las construcciones subterráneas, que son cada vez más profundas para no interferir con estructuras construidas previamente, intersecan los acuíferos e interaccionan con el agua subterránea. Las consecuencias de esta interacción dependen de las características de la estructura subterránea. Cuando esta es impermeable, da lugar al denominado “efecto barrera”. El efecto barrera surge cuando una infraestructura subterránea interseca un acuífero reduciendo su sección, y por lo tanto, reduciendo la transmisividad efectiva del acuífero en el lugar de la construcción y dificultando el paso del agua. La reducción de la transmisividad efectiva del acuífero genera un aumento del nivel piezométrico en la zona de aguas arriba y una disminución en la zona de aguas abajo (Figura 1).
El efecto barrera puede tener numerosas consecuencias negativas que varían en función del lado de la barrera (Figura 1). Las principales consecuencias en el lado de aguas arriba son:
- Salinización de suelos.
- Variación de las interacciones entre aguas subterráneas y cuerpos de aguas superficiales.
- Movilización de contaminantes almacenados en la zona no saturada.
- Inundación de bajos y subterráneos.
- Impactos en la flora (las raíces de algunas plantas puede llegar a pudrirse).
En el lado de aguas abajo, las principales consecuencias son:
- Secado de fuentes y pozos.
- Variación de las interacciones entre aguas subterráneas y cuerpos de aguas superficiales (reducción del caudal base de ríos).
- Subsidencias.
- Impactos en la flora (muerte de la freatofitas).
- Aumento de la intrusión en acuíferos costeros.
El efecto barrera (SB) se define matemáticamente como la diferencia en la variación de nivel entre dos puntos situados a ambos lados de la barrera antes y después de su construcción (Pujades et al., 2012). La figura 2 muestra la ecuación que define el efecto barrera así como las variables involucradas.
El efecto barrera puede ser eliminado o mitigado con el uso de sistemas bypass, que básicamente son instalaciones que recogen el agua en la zona de aguas arriba y la dejan ir en la zona de aguas abajo. El objetivo de los sistemas bypass es facilitar el paso del agua a través de la barrera incrementando la transmisividad efectiva del acuífero en el lugar de la construcción. La figura 3 muestra el esquema de un sistema bypass.
Predecir el efecto barrera durante las fases de diseño de los proyectos constructivos es esencial para evitar sus consecuencias y prever sistemas bypass si es necesario. El efecto barrera lo podemos predecir usando soluciones analíticas sencillas (Pujades et al., 2012) o modelos numéricos. Las soluciones analíticas permiten aproximar el efecto barrera ocasionado por diferentes tipos de construcciones así como diseñar sistemas bypass. Los modelos numéricos requieren más tiempo, pero permiten conocer la distribución del efecto barrera alrededor de la construcción. El procedimiento para calcularlo numéricamente consiste en simular el comportamiento del flujo con y sin la presencia de la barrera y comparar los resultados.
Más información sobre el efecto barrera puede encontrarse en Pujades et al., 2012.
